Quimica Destilacion

Publicado por leidysalax


INFORME DE LABORATORIO DE QUÍMICA NO. 2
LABORATORIO


TÍTULO DEL TEMA
Separación de los componentes de una mezcla de acetona/agua por el método de destilación

OBJETIVOS

v  GENERAL

o   Entender los principios básicos de la destilación simple y fraccionada.

v  ESPECIFICOS

o   Utilizando la destilación, se pretende separar una mezcla de dos líquidos solubles entre sí que tienen diferente punto de ebullición.
o   Determinar la densidad de cada una de las fracciones obtenidas.
o   Determinar la composición final del destilado y de los fondos.
o   Experimentar la destilación como método para la separación de sustancias.
o   Ser lo más exactos posibles al tomar las muestras para evitar el margen de error.
MARCO TEORICO

En la mezcla simple de dos líquidos solubles entre sí, la volatilidad de cada uno es perturbada por la presencia del otro. En este caso, el punto de ebullición de una mezcla al 50%, por ejemplo, estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las sustancias puras, y el grado de separación producido por una destilación individual dependería solamente de la presión de vapor, o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. Esta sencilla relación fue anunciada por vez primera por el químico francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Esta ley sólo se aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química, como el benceno y el tolueno. En la mayoría de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley. Si un componente sólo es ligeramente soluble en el otro, su volatilidad aumenta anormalmente. En el ejemplo anterior, la volatilidad del alcohol en disolución acuosa diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. En disoluciones de alcohol muy concentradas, la desviación es aún mayor: la destilación de alcohol de 99% produce un vapor de menos de 99% de alcohol. Por esta razón el alcohol no puede ser concentrado por destilación más de un 97%, aunque se realice un número infinito de destilaciones.
La destilación fraccionaria o fraccionada es un proceso para una solución homogénea, conformada por dos sustancias con un punto de ebullición muy cercano el uno del otro. De esta manera se pueden separar los coloides del solvente.

Por ejemplo se pueden obtener agua destilada y componentes minerales a partir del agua, sometiéndola a un proceso calórico y másico, entre los diferentes líquidos vapores.

Se diferencia de la destilación simple, ya que utiliza una columna de fraccionamiento, permitiendo mayor intercambio entre los vapores que ascienden y el líquido condensado que a su vez desciende, mediante el uso de distintas placas.
METODOS DE DESTILACION
La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación, los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.
-       DESTILACIÓN SIMPLE.
La destilación simple o destilación sencilla es un tipo de destilación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los refresca y condensa de modo que el destilado no resulta puro.
-       DESTILACIÓN  FRACCIONADA
La destilación fraccionada de alcohol etílico es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos.

-       DESTILACIÓN AL VACÍO

La destilación al vacío consiste en generar un vacío parcial dentro del sistema de destilación para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullición normal. Este tipo de destilación se utiliza para purificar sustancias inestables por ejemplo las vitaminas.

-       DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA

En química, la destilación azeotrópica es una de las técnicas usadas para romper un  azeótropo en la destilación. Una de las destilaciones más comunes con un azeótropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando técnicas normales de destilación, el etanol solo puede purificarse a aproximadamente el 95%.

-       DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR

En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por éste y otros "no volátiles". Lo anterior se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el interior de la mezcla, denominándose este "vapor de arrastre", pero en realidad su función no es la de "arrastrar" el componente volátil, sino condensarse en el matraz formando otra fase inmiscible que cederá su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación.

 

-       DESTILACIÓN MEJORADA
Cuando existen dos o más compuestos en una mezcla que tienen puntos de ebullición relativamente cercanos, es decir, volatilidad relativa menor a 1 y que forma una mezcla no ideal es necesario considerar otras alternativas más económicas a la destilación convencional.
Estas técnicas no son ventajosas en todos los casos y las reglas de análisis y diseño pueden no ser generalizables a todos los sistemas, por lo que cada mezcla debe ser analizada cuidadosamente para encontrar las mejores condiciones de trabajo






MATERIALES
·         SOPORTE UNIVERSAL
El soporte universal es una herramienta que se utiliza en laboratorio para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de medición o de diversas funciones.
DOS (2) SOPORTES UNIVERSALES

·         PINZA PARA SOPORTE
Sirve para sujetar tubos de ensayo y demás elementos necesarios para colocar a calentar.
TRES (3) PINZAS PARA SOPORTE

·         MECHERO
Proporciona una llama caliente (de hasta 1500 grados centígrados), constante y sin humo, por lo que se utiliza mucho en los laboratorios.
UN (1) MECHERO

·         BALANZA
Se emplean en los laboratorios para pesar pequeñas cantidades de masa de reactivos para realizar análisis químicos o biológicos

UNA (1) BALANZA

·         TERMOMETRO
Sirve para medir temperaturas de sustancias seleccionadas. Se debe de fijar la línea de mercurio en su posición inicial para tomar un dato exacto.
UN (1) TERMOMETRO

·         PROBETA
Tubo de cristal alargado y graduado, cerrado por un extremo, usado como recipiente de líquidos o gases, el cual tiene como finalidad medir el volumen de los propios.
UNA (1) PROBETA.


·         TUBOS DE ENSAYO
Sirve como principal material que resiste la preparación de soluciones o la toma de muestras. En los laboratorios se utiliza para contener pequeñas muestras líquidas, y preparar soluciones. Con tapas
CINCO (5) TUBOS


·         BALON DE FONDO REDONDO CON DESPRENDIMIENTO LATERAL
También conocido como balón de destilación, sirve para destilar y calentarse sustancias.
UN (1) BALON


·         COLUMNA DE DESTILACIÓN RECTA Y FRACCIONADA
También llamados tubos refrigerantes, y se utilizan en la destilación para enfriar los vapores calientes, licuándolos en el líquido de condensación para su recogida selectiva. Y por destilación fraccionada, un condensador de aire se utiliza generalmente para disminuir la velocidad a la que suben los vapores calientes, dando una mejor separación entre los diferentes componentes en el destilado.
UNA (1) COLUMNA DESTILACION
·         PIPETA GRADUADA

La graduadas como dicen su nombre tiene graduaciones de  1mL hasta completar el volumen total para las que están hechas. No son muy exactas.
DOS (2) PIPETAS



·         2 BREAKERS DE 100 ML
·         1 MALLA DE ASBESTO
·         2 MANGUERAS
·         1 TRÍPODE
·         4 PERLAS DE EBULLICIÓN
·         FOSFOROS
·         MATERIALES REACTIVOS:
·         AGUA DESTILADA
·         ALCOHOL
PROCEDIMIENTO
Para realizar el laboratorio de destilación con éxito se agregaron 35 ml de agua destilada y 35ml de acetona a un balón de destilación se hizo el montaje del equipo de destilación con todos los instrumentos necesarios para lograr el laboratorio, se empezó a calentar el vaso y se agregaron las perlas de destilación, a diferentes temperaturas se empieza a destilar por ello se recogieron cinco muestras a diferentes temperaturas y se anotó la cantidad que destilaba por cada muestra a esto se le hallaba la densidad la cual es masa/volumen y así determinamos que sustancias se separaron durante la destilación pues las densidades debían corresponder a lo indicado.
DATOS Y OBSERVACIONES
El peso de la probeta sin sustancias adicionales es de 56,33g/ml.
En el balón de destilación se colocaron 4 perlas, 35 ml de agua y 35 ml de acetona, todo junto.
La llama del mechero era medio-baja.
El termómetro estaba calibrado en 30.
Las llaves de agua se mantenían abiertas.
GRÁFICOS

RESULTADOS Y CÁLCULOS

·         FRACCIÓN I

Muestra tomada a partir de 52° a 62°
Volumen: 18ml
Peso de la Probeta -  Peso de la Fracción I      =  Masa
            56,33g           -           70,26g                       = 13,93g
Densidad      =          _Masa__
                                   Volumen
Densidad      =          13.93g
                                    18,00ml
Densidad      =          0,77g/ml


·         FRACCIÓN II

Muestra tomada a partir de 62° a 72°
Volumen: 3,20ml
Peso de la Probeta -  Peso de la Fracción I      =  Masa
            56,33g           -           58,87g                       = 2,54g
Densidad      =          _Masa__
                                   Volumen
Densidad      =          2,54g
                                     3,20ml
Densidad      =          0,79g/ml



·         FRACCIÓN III

Muestra tomada a partir de 72° a 82°
Volumen: 0,90ml
Peso de la Probeta -  Peso de la Fracción I      =  Masa
            56,33g           -           57,05g                       = 0,72g
Densidad      =          _Masa__
                                   Volumen
Densidad      =            0.72g
                                     0,90ml
Densidad      =          0,80g/ml

·         FRACCIÓN IV

Muestra tomada a partir de 82° a 95°
Volumen: 0,30ml
Peso de la Probeta -  Peso de la Fracción I      =  Masa
            56,33g           -           56,59g                       = 0,26g
Densidad      =          _Masa__
                                   Volumen
Densidad      =            0,26g
                                     0,30ml
Densidad      =          0,86g/ml

FRACCIÓN V
Muestra tomada a partir de 62° a 72°
Volumen: 25ml
Peso de la Probeta -  Peso de la Fracción I      =  Masa
            56,33g           -           80,11g                       = 23,78g
Densidad      =          _Masa__
                                   Volumen
Densidad      =             23,78g
                                     25ml
Densidad      =          0,99g/ml

-       Teniendo en cuenta que la densidad de la acetona pura es de 0.78g/ml, se deduce que la fracción I es en su totalidad acetona
-       Teniendo en cuenta que la densidad del agua destilada es 1g/ml se concluye que el residuo de la fracción V es agua. Siendo este totalmente volátil.
-       Las muestras tomadas en las siguientes temperaturas de 72° a 95°, son mezclas de la acetona con el agua, teniendo más volatilidad a medida que la ebullición avanzaba.











INVESTIGACIÓN
1-    ¿Por qué no se debe llenar un  matraz de destilación mucha más de la mitad de su capacidad?
La principal  razón es que si  llena el  matraz el líquido va a saturar el  refrigerante  lo que hace que pueda salir el  líquido sin ser destilado, otra de las razones es porque si se llena al empezar a bullir se forman  burbujas, que se pueden  evitar con piedritas de ebullición, estas también pueden  salpicar  y  colocarse en el  destilado.


2-    ¿Por qué no se evapora de repente todo el  líquido del matraz de destilación cuando se alcanza el punto de ebullición?
Precisamente si se evapora todo el  líquido  no podría haber separación  y  de hecho en eso  consiente la técnica separar líquidos los cuales sean  homogéneos pero  que sus compuestos tengan  diferentes puntos de ebullición por ende no  bulle el  líquido  totalmente, lo que no  bulle es simplemente porque tiene un punto de ebullición mucho  mayor al líquido al líquido que se alcanza a destilar.




3-    Un líquido orgánico empieza a descomponerse a 80°C. Su tensión de vapor es entonces de 36mm de mercurio. ¿Cómo podría destilarse este líquido?
En estos casos, se utiliza una destilación  al  vacío, ya que un líquido  bulle cuando su presión de vapor se igual  con la presión externa si uno  baja la presión, hace que la presión de vapor se iguale con la externa a una temperatura menor que la de ebullición  normal, que es a 1 átomo de presión. Entonces se puede destilar con una temperatura menor a la cual descompone. En este caso  por medio del  vacío se hace que la presión baje por ende la temperatura de ebullición también  disminuirá.

4-    ¿Por qué hay que realizar las destilaciones fraccionadas de una forma lenta?
Se hace la destilación fraccionada de una forma lenta, porque así se favorece el establecimiento del equilibrio entre el líquido y el vapor, haciendo que se separe más efectivamente y el vapor no arrastre moléculas del componente menos volátil
5-    Cítense dos razones que justifiquen el que el  agua fría en un refrigerante se haga circular en  sentido ascendente desde la tabuladora inferior a la superior y  no al contrario.

·         Si se realiza el  recorrido del  agua en  contracorriente con el  vapor destilado el agua logra absorber todo el  vapor esto  hace que el  vapor del  destilado se convierta rápidamente en líquido.
·         Si se coloca de arriba hacia abajo el agua va a caer sin hacer ninguna presión, lo que hace que el  tubo  interno del  condensador por donde va a pasar el  vapor del destilado no se enfría lo  suficiente esto  hace que del  condensador salga el  vapor de lo que se pensaba destilar.






CONCLUSIONES
-       Al observar e investigar sobre la destilación, hemos llegado a entender que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades.
-       En la práctica pudimos comprobar que en el montaje se agregaron dos reactivos (mezclados), y al final por la destilación fraccionada se obtuvo la sustancia pura.
-       Con los resultados obtenidos podemos concluir que cuando la mezcla de reactivos pasados 7 minutos está en una temperatura constante a 55°C.
-       Así mismo conocimos el concepto como tal de una disolución ideal, quedando todos con este laboratorio, capacitados para reconocer un buen montaje para la destilación fraccionada.
-       Se pudo determinar la densidad de cada fracción empleando la formula DENSIDAD = (Peso fracción – Peso probeta vacío y seco) / Volumen a diferentes temperaturas como lo son a 62°C, 72°C, 82°C, 95°C y el residuo.










BIBLIOGRAFIA



 

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